CN115505153A

CN115505153A - 基底的多层涂层体系及其制造方法

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Publication number: CN115505153A
Application number: CN202210562632.1A
Authority: CN
Inventors: G·D·拉劳赫; M·A·麦法兰
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2021-06-23
Filing date: 2022-05-23
Publication date: 2022-12-23
Anticipated expiration: 2042-05-23
Also published as: US20220411914A1; CN115505153B; US11697872B2; DE102022108844A1

Abstract

在本文中提供了一种基底的多层涂层体系和一种制备多层涂层体系的方法。所述多层涂层体系包括基底、邻近基底的至少一部分设置的金属层、邻近金属层的至少一部分设置的粘附层和邻近粘附层的至少一部分设置的保护涂层。所述金属层包括金属、该金属的氧化物或其组合。所述粘附层包括硅酸盐和胶乳。

Description

基底的多层涂层体系及其制造方法

技术领域

本公开大体涉及基底的多层涂层体系，如物理气相沉积（PVD）涂层，其包括金属层和保护涂层之间的粘附层，以及制造所述多层涂层体系的方法。

背景技术

本部分提供与本公开有关的背景信息，其不一定是现有技术。

装饰性镀铬通常已用在塑料材料上，如塑料的汽车组件上，以产生耐久和美观的金属化涂层。但是，镀铬工艺通常需要多个步骤并且每个步骤需要清洁、抛光、磨光和冲洗。此外，镀铬用六价铬实现，所述六价铬由于高毒性且被归类为空气污染物，要求必须根据严格的指导方针对其进行处理和处置。

对镀铬的替代方案是使用物理气相沉积（PVD）涂层用于在塑料组件上提供薄金属化层。PVD涂层通常包括提供在塑料基底上的底涂层（basecoat），然后是PVD金属化层，并用透明的面涂层（topcoat）覆盖。底涂层和面涂层可以是紫外线（UV）可固化涂层。PVD金属化层，如铬和/或锆金属，可通过金属的物理状态的变化（即固体到气体到固体）沉积到塑料基底上。PVD金属化层可通过各种方法沉积，例如通过热蒸发或溅射。但是，这些PVD涂层不具有替代镀铬所需的耐久性。因此，需要具有对基底提高的附着力的进一步PVD涂层以改进PVD涂层的耐久性，尤其是在经受风化和湿气暴露之后。

发明内容

本部分提供本公开的一般概述，并且不是其完整范围或其所有特征的全面公开。

本公开涉及多层涂层体系和制造所述多层涂层体系的方法。

在某些方面中，本公开提供一种用于基底的多层涂层体系。所述多层涂层体系包括基底和邻近基底的至少一部分设置的金属层，例如物理气相沉积（PVD）层。所述金属层包括金属、所述金属的氧化物或其组合。所述金属可选自铬、铝、锆、不锈钢、镍、锡、铟及其组合。所述多层涂层体系进一步包括邻近所述金属层的至少一部分设置的粘附层和邻近所述粘附层的至少一部分设置的保护涂层。所述粘附层包括硅酸盐如高岭土族矿物和胶乳。

所述金属层可具有约50 nm至约500 nm的厚度。

所述硅酸盐可以以基于所述粘附层的总重量计的大于约50重量%的量存在于所述粘附层中。

所述粘附层可具有约5 µm至约15 µm的厚度。

所述基底可包括塑料，例如聚丙烯（PP）、丙烯腈丁二烯苯乙烯（ABS）、聚碳酸酯（PC）、聚(甲基丙烯酸甲酯)（PMMA）、聚酰胺（PA）、聚苯醚（PPE）、聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBT）、热塑性烯烃（TPO）或其组合。附加地或替代地，所述基底可包括金属，例如不锈钢、铬、铝、锆、镍、锡、铟或其组合。

所述基底可以是背光的。

所述基底可以是机动车的组件。

所述保护涂层可以是透明的或着色的。

所述保护涂层可具有约10 µm至约50 µm的厚度。

所述多层涂层体系可进一步包括设置在所述基底和所述金属层的相对表面之间的底漆层，且所述底漆层可具有5 µm至约30 µm的厚度。

所述底漆层和所述保护涂层中的每一个可包括UV固化聚合物或热固化聚合物。

在又一些方面中，本公开提供一种制备基底的多层涂层体系的方法。所述方法包括通过物理气相沉积将金属层沉积到所述基底的至少一部分上。所述金属层包括金属、所述金属的氧化物或其组合。所述金属可选自铬、铝、锆、不锈钢、镍、锡、铟及其组合。所述方法可进一步包括将粘附层施加到所述金属层的至少一部分上，和将保护涂层前体施加到所述粘附层的至少一部分上。所述粘附层包括硅酸盐如高岭土族矿物和胶乳。所述方法可进一步包括使所述保护涂层前体交联和/或固化以形成保护涂层。

所述金属层可具有约50 nm至约500 nm的厚度。

所述粘附层可具有约5 µm至约15 µm的厚度。

所述保护涂层可具有约10 µm至约50 µm的厚度。

所述方法可进一步包括将底漆层前体施加到所述基底的至少一部分上、将所述金属层沉积到所述底漆层前体的至少一部分上，并使所述底漆层前体交联和/或固化以形成底漆层。所述底漆层可具有约5 µm至约30 µm的厚度。

所述固化和/或交联可包括向所述底漆层前体和所述保护涂层前体施加热、UV辐射或两者。

本发明公开了以下技术方案：

1. 一种基底的多层涂层体系，其包括：

基底；

邻近所述基底的至少一部分设置的金属层，其中所述金属层包含金属、所述金属的氧化物或其组合，其中所述金属选自铬、铝、锆、不锈钢、镍、锡、铟及其组合；

邻近所述金属层的至少一部分设置的粘附层，其中所述粘附层包含硅酸盐和胶乳；和

邻近所述粘附层的至少一部分设置的保护涂层。

2. 根据技术方案1所述的多层涂层体系，其中所述金属层是物理气相沉积（PVD）层。

3. 根据技术方案1所述的多层涂层体系，其中所述金属层具有约50 nm至约500nm的厚度。

4. 根据技术方案1所述的多层涂层体系，其中所述硅酸盐以基于所述粘附层的总重量计的大于约50重量%的量存在于所述粘附层中。

5. 根据技术方案1所述的多层涂层体系，其中所述硅酸盐是高岭土族矿物。

6. 根据技术方案1所述的多层涂层体系，其中所述粘附层具有约5 µm至约15 µm的厚度。

7. 根据技术方案1所述的多层涂层体系，其中所述基底包含塑料，所述塑料包括聚丙烯（PP）、丙烯腈丁二烯苯乙烯（ABS）、聚碳酸酯（PC）、聚(甲基丙烯酸甲酯)（PMMA）、聚酰胺（PA）、聚苯醚（PPE）、聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBT）、热塑性烯烃（TPO）或其组合，和/或其中所述基底包含金属，所述金属包括不锈钢、铬、铝、锆、镍、锡、铟或其组合。

8. 根据技术方案1所述的多层涂层体系，其中所述基底是背光的。

9. 根据技术方案1所述的多层涂层体系，其中所述基底是机动车的组件。

10. 根据技术方案1所述的多层涂层体系，其中所述保护涂层是透明的或着色的。

11. 根据技术方案1所述的多层涂层体系，其中所述保护涂层具有约10 µm至约50µm的厚度。

12. 根据技术方案1所述的多层涂层体系，其进一步包括设置在所述基底和所述金属层的相对表面之间的底漆层，其中所述底漆层具有5 µm至约30 µm的厚度。

13. 根据技术方案12所述的多层涂层体系，其中所述底漆层和所述保护涂层中的每一个包含UV固化聚合物或热固化聚合物。

14. 一种制备基底的多层涂层体系的方法，所述方法包括：

通过物理气相沉积将金属层沉积到所述基底的至少一部分上，其中所述金属层包含金属、所述金属的氧化物或其组合，其中所述金属选自铬、铝、锆、不锈钢、镍、锡、铟及其组合；

将粘附层施加到所述金属层的至少一部分上，其中所述粘附层包含硅酸盐和胶乳；

将保护涂层前体施加到所述粘附层的至少一部分上；

使所述保护涂层前体交联和/或固化以形成保护涂层。

15. 根据技术方案14所述的方法，其中所述硅酸盐以基于所述粘附层的总重量计的大于约50重量%的量存在于所述粘附层中。

16. 根据技术方案14所述的方法，其中所述硅酸盐是高岭土族矿物。

17. 根据技术方案14所述的方法，其中满足以下中的一项或多项：

(i) 所述金属层具有约50 nm至约500 nm的厚度；

(ii) 所述粘附层具有约5 µm至约15 µm的厚度；和

(iii) 所述保护涂层具有约10 µm至约50 µm的厚度。

18. 根据技术方案14所述的方法，其中所述基底包含塑料，所述塑料包括聚丙烯（PP）、丙烯腈丁二烯苯乙烯（ABS）、聚碳酸酯（PC）、聚(甲基丙烯酸甲酯)（PMMA）、聚酰胺（PA）、聚苯醚（PPE）、聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBT）、热塑性烯烃（TPO）或其组合，和/或其中所述基底包含金属，所述金属包括不锈钢、铬、铝、锆、镍、锡、铟或其组合。

19. 根据技术方案14所述的方法，其进一步包括将底漆层前体施加到所述基底的至少一部分上、将所述金属层沉积到所述底漆层前体的至少一部分上，和使所述底漆层前体交联和/或固化以形成底漆层，其中所述底漆层可具有约5 µm至约30 µm的厚度。

20. 根据技术方案19所述的方法，其中所述固化和/或交联包括向所述底漆层前体和所述保护涂层前体施加热、UV辐射或两者。

其它适用领域从本文中提供的描述中将变得显而易见。本发明内容中的描述和具体实例仅意在举例说明的目的而无意限制本公开的范围。

附图说明

本文中描述的附图仅用于举例说明所选实施方案而非所有可能的实施方案的目的，并且无意限制本公开的范围。

图1是根据本公开的示例性多层涂层体系的横截面视图。

图2是根据本公开的替代的示例性多层涂层体系的横截面视图。

遍及附图的几个视图，对应的附图标记是指对应的部件。

具体实施方式

提供示例性实施方案从而使得本公开将为完全的，并使本公开将向本领域技术人员充分传达范围。阐述了许多具体细节，例如具体组合物、组件、装置和方法的实例，以提供对本公开的实施方案的充分理解。对本领域技术人员将显而易见的是，不需要采用具体细节，示例性实施方案可以以许多不同的形式表现，并且它们都不应被解释为限制本公开的范围。在一些示例性实施方案中，没有详细描述公知的方法、公知的装置结构和公知的技术。

本文中所用的术语仅为了描述特定的示例性实施方案，并且无意作为限制。除非上下文清楚地另行指明，如本文所用，单数形式“一”、“一个”和“该”可旨在也包括复数形式。术语“包含”、“包括”、“涵盖”和“具有”是可兼的，并且因此指定了所述特征、元件、组合物、步骤、整数、操作和/或组件的存在，但不排除一个或多个其它特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或其群组的存在或加入。尽管开放式术语“包括”应被理解为用于描述和要求保护本文中所述的各种实施方案的非限制性术语，但在某些方面，该术语或可被理解成替代性地为更具限制性和局限性的术语，如“由……组成”或“基本由……组成”。由此，对叙述组合物、材料、组件、元件、特征、整数、操作和/或方法步骤的任意给定实施方案，本公开还具体包括由或基本由此类所叙述组合物、材料、组件、元件、特征、整数、操作和/或方法步骤组成的实施方案。在“由……组成”的情况下，替代实施方案排除任何附加的组合物、材料、组件、元件、特征、整数、操作和/或方法步骤，而在“基本由……组成”的情况下，从此类实施方案中排除了实质上影响基本和新颖特性的任何附加的组合物、材料、组件、元件、特征、整数、操作和/或方法步骤，但是不在实质上影响基本和新颖特性的任何组合物、材料、组件、元件、特征、整数、操作和/或方法步骤可以包括在实施方案中。

本文中描述的任何方法步骤、工艺和操作不应解释为必定要求它们以所论述或举例说明的特定次序执行，除非明确确定为执行次序。还要理解的是，除非另行说明，可采用附加或替代的步骤。

当组件、元件或层被提到在另一元件或层“上”，“啮合”、“连接”或“耦合”到另一元件或层上时，其可直接在另一组件、元件或层上，啮合、连接或耦合到另一组件、元件或层上，或可存在居间元件或层。相较之下，当元件被提到“直接在另一元件或层上”，“直接啮合”、“直接连接”或“直接耦合”到另一元件或层上时，可不存在居间元件或层。用于描述元件之间关系的其它词语应以类似方式解释(例如“在…之间”相对“直接在…之间”，“相邻”相对“直接相邻”等)。如本文所用，术语“和/或”包括一个或多个相关罗列项的任何和所有组合。

尽管术语第一、第二、第三等在本文中可用于描述各种步骤、元件、组件、区域、层和/或区段，但除非另行说明，这些步骤、元件、组件、区域、层和/或区段不应受这些术语限制。这些术语可仅用于将一个步骤、元件、组件、区域、层或区段与另一步骤、元件、组件、区域、层或区段进行区分。除非上下文清楚表明，术语如“第一”、“第二”和其它数值术语在本文中使用时并不暗示次序或顺序。因此，下文论述的第一步骤、元件、组件、区域、层或区段可以被称作第二步骤、元件、组件、区域、层或区段而不背离示例性实施方案的教导。

为了易于描述，在本文中可使用空间或时间上相对的术语，如“之前”、“之后”、“内”、“外”、“下”、“下方”、“下部”、“上方”、“上部”等描述如附图中所示的一个元件或特征与其它(一个或多个)元件或(一个或多个)特征的关系。除了在附图中所示的取向之外，空间或时间上的相对术语可旨在涵盖装置或系统在使用或操作中的不同取向。

遍及本公开，数值代表近似测量值或范围界限以涵盖与给定值的轻微偏差和大致具有所提及值的实施方案以及确切具有所提及值的实施方案。除了在详细描述最后提供的工作实例中之外，本说明书(包括所附权利要求)中的(例如量或条件)参数的所有数值应被理解为在所有情况中被术语“约”修饰，无论在该数值前是否实际出现“约”。“约”是指所述数值允许一定的轻微不精确(在一定程度上接近该值的精确值；大致或合理地近似该值；几乎是)。如果在本领域中不以这种普通含义另行理解由“约”提供的不精确性，那么本文所用的“约”是指可由测量和使用此类参数的普通方法造成的至少偏差。例如，“约”可包括小于或等于5%、任选小于或等于4%、任选小于或等于3%、任选小于或等于2%、任选小于或等于1%、任选小于或等于0.5%，和在某些方面任选小于或等于0.1%的偏差。

此外，范围的公开包括对在整个范围内的所有值和进一步细分范围的公开，包括对该范围所给出的端点和子范围的公开。

现在将参考附图更充分描述示例性实施方案。

I. 多层涂层体系

在本文中提供了一种基底如塑料基底的多层涂层体系。图1图示示例性多层涂层体系10（也称为“涂层体系10”），其包括基底20。在涂层体系10中，可邻近具有第一表面22的基底20的至少一部分设置任选的底漆层30。底漆层30可包括第二表面32和相反的第三表面34。例如，底漆层30的第二表面32可邻近基底20的第一表面22的至少一部分设置和/或存在于其上。附加地或替代地，可邻近底漆层30的第三表面34的至少一部分设置金属层40。金属层40可包括第四表面42和相反的第五表面44。例如，金属层40的第四表面42可邻近底漆层30的第三表面34的至少一部分设置和/或存在于其上。换言之，底漆层30可设置在基底20和金属层30的相对表面之间。

替代地，如图2中的涂层体系200中所描绘的，在本文中所设想的，涂层体系10可不包括底漆层30或可不存在底漆层30。取而代之地，金属层40可邻近基底20的第一表面22设置和/或存在于其上。例如，金属层40的第四表面42可邻近基底20的第一表面22的至少一部分设置和/或存在于其上。

附加地或替代地，可邻近金属层40的第五表面44的至少一部分设置粘附层50。粘附层50可包括第六表面52和相反的第七表面54。例如，粘附层50的第六表面52可邻近金属层40的第五表面44的至少一部分设置和/或存在于其上。附加地或替代地，可邻近粘附层50的第七表面54的至少一部分设置保护涂层60。保护涂层60可包括第八表面62和相反的第九表面64。例如，保护涂层60的第八表面62可邻近粘附层50的第七表面54的至少一部分设置和/或存在于其上。在本文中所设想的，层30、40、50和60中的每一个可各自是基本连续的层或基本不连续的层。

在任何实施方案中，基底20可以是塑料基底、金属基底或其组合。基底20可包含任何合适的塑料材料和/或金属材料。可形成基底20的合适的塑料材料的实例包括但不限于聚丙烯（PP）、丙烯腈丁二烯苯乙烯（ABS）、聚碳酸酯（PC）、聚(甲基丙烯酸甲酯)（PMMA）、聚酰胺（PA）、聚苯醚（PPE）、聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBT）、热塑性烯烃（TPO）（例如聚丙烯（PP）、聚乙烯（PE）、嵌段共聚物聚丙烯（BCPP）等）或其组合。例如，基底20可包括ABS、PC或其组合。塑料材料可以包括或可以不包括增强纤维，如碳、玄武岩、玻璃、芳族聚酰胺、木材或纸纤维。在任何实施方案中，基底20可通过注塑成型、旋转模塑、吹塑、压缩成型、挤出或长丝缠绕法成型。合适的金属材料的实例包括但不限于不锈钢、铬、铝、锆、镍、锡、铟及其组合和合金。附加地或替代地，基底20可以是背光的。例如，基底20可借助例如包括至少一个LED的照明组件背光。

基底20可以是用于运输车辆，如机动车（例如轿车、卡车、公共汽车、摩托车）、轨道车辆（例如火车、有轨电车）、水运车辆（例如舟、船）、两栖车辆（例如气垫船）、航空器（例如飞机、直升飞机）、休旅车（例如活动房屋、露营车）、农用车辆（例如拖拉机）、军用车辆（例如坦克）和航天器的塑料或金属组件。用于运输车辆的塑料组件可以是内部组件和/或外部组件。这样的塑料或金属组件的实例包括但不限于标识、镜子、挡泥板、保险杠配件、格栅组件、外部和/或内部装饰件、尾灯边框和外罩、门把手、面板盖等。在本文中还设想，本技术可用于各种其它工业和应用。例如，基底20可以是用于电子器件、消费品、建筑物（例如房屋、办公楼、棚屋和仓库）、办公设备和家具、工业机械、重型机械和电器的塑料组件。

在任何实施方案中，任选的底漆层30可包含聚合物，如紫外线固化（UV固化）聚合物（也称为UV固化树脂）、热固化聚合物（也称为热固化树脂、热固性聚合物或热固性材料）或其组合。UV固化聚合物包括丙烯酸酯官能化的低聚物和单体，如环氧化物、聚氨酯、聚醚、聚酯和硅酮。UV固化聚合物的实例包括但不限于，环氧丙烯酸酯、丙烯酸化聚酯、丙烯酸化聚氨酯、丙烯酸化硅酮、丙烯酸化聚醚、丙烯酸化苯乙烯及其组合。热固化聚合物包括但不限于，环氧树脂、硅酮、聚氨酯、酚醛树脂（phenolic）、苯并噁嗪、聚酰亚胺、丙烯酸类树脂、聚酯、乙烯基酯、氨基树脂、呋喃树脂及其组合。附加地或替代地，底漆层30可包括以下中的一种或多种：光聚合引发剂（例如二苯甲酮、呫吨酮、醌类、苯乙酮、苯偶姻醚、苯甲酰肟、酰基膦等）、共引发剂（例如光谱增感剂、还原剂等）、催化剂和/或催化剂体系、交联剂（例如异氰酸酯）和各种添加剂，如稳定剂、抗氧化剂、增塑剂和颜料。在任何实施方案中，底漆层30可具有大于或等于约1 µm、大于或等于约5 µm、大于或等于约10 µm、大于或等于约15 µm、大于或等于约20 µm、大于或等于约25 µm、大于或等于约30 µm、大于或等于约35 µm、大于或等于约40 µm、大于或等于约45 µm、或约50 µm；或约1 µm至约50 µm、约1 µm至约40 µm、约1 µm至约30 µm、约1 µm至约20 µm、约1 µm至约15 µm、约5 µm至约50 µm、约5 µm至约40µm、约5 µm至约30 µm、约5 µm至约25 µm、约5 µm至约20 µm、约5 µm至约15 µm、或约5 µm至约10 µm的厚度。

在任何实施方案中，金属层40可包含任何合适的金属、该金属的氧化物或其组合。合适的金属的实例包括但不限于铬、铝、锆、不锈钢、镍、锡、铟及其组合和合金。金属氧化物的实例包括但不限于铬氧化物（例如CrO、Cr₂O₃、CrO₂、CrO₃、CrO₅、Cr₈O₂₁）、铝氧化物（Al₂O₃）、锆氧化物（ZrO₂）、镍氧化物（例如NiO、Ni₂O₃）和氧化锡（例如SnO、SnO₂）。例如，金属层40可包含铬或铬锆合金。

在各种方面中，金属层40可以是PVD层。换言之，金属层40可通过如下文进一步描述的PVD法形成。因此，金属层40可以是薄金属化层。例如，金属层40可具有大于或等于约25nm、大于或等于约50 nm、大于或等于约75 nm、大于或等于约100 nm、大于或等于约150 nm、大于或等于约200 nm、大于或等于约250 nm、大于或等于约300 nm、大于或等于约350 nm、大于或等于约400 nm、大于或等于约450 nm、大于或等于约500 nm、大于或等于约600 nm、或约750 nm；或约25 nm至约750 nm、约25 nm至约500 nm、约25 nm至约250 nm、约25 nm至约150 nm、约50 nm至约750 nm、约50 nm至约500 nm、约50 nm至约250 nm、约50 nm至约200nm、约50 nm至约150 nm、约100 nm至约750 nm、约100 nm至约500 nm、约100 nm至约250nm、约100 nm至约200 nm、或约100 nm至约150 nm的厚度。

在任何实施方案中，粘附层50可包含硅酸盐和胶乳。硅酸盐可以是粘土矿物（即含水层状硅酸铝），例如但不限于，选自高岭土族、蒙脱石族、伊利石族（例如伊利石）、绿泥石族、凹凸棒石、海泡石及其组合的粘土矿物。高岭土族矿物的实例包括但不限于高岭石（或高岭土）、地开石、埃洛石和珍珠陶土。蒙脱石族粘土矿物的实例包括但不限于蒙脱石（montmorillonite）、绿脱石、贝得石和皂石。在一个实施方案中，硅酸盐可以是高岭石。在任何实施方案中，胶乳可包括亚微米（μm）聚合物粒子的水基分散体。这些水性分散体可通过乳液聚合制备。附加地或替代地，胶乳可以是一种或多种胶乳橡胶材料，例如可提及异戊二烯橡胶、丁二烯橡胶、丁基橡胶、乙丙橡胶、氯丁橡胶、表氯醇橡胶、丙烯酸类橡胶、聚氨酯橡胶、硅酮橡胶、氟橡胶、苯乙烯丁二烯橡胶、氯磺化（chlorosulfur fonated）橡胶、氯化聚乙烯橡胶、腈橡胶、丙烯腈橡胶、丙烯腈丁二烯橡胶、部分氢化丁二烯橡胶、部分氢化苯乙烯丁二烯橡胶、氢化丙烯腈丁二烯橡胶、聚硫橡胶、丙烯酸酯等。

在粘附层50中，硅酸盐可以以基于粘附层50的总重量计的以下的量存在：大于或等于约30重量%、大于或等于约40重量%、大于或等于约50重量%、大于或等于约60重量%、大于或等于约70重量%、大于或等于约80重量%、大于或等于约90重量%、或约95重量%；或约30重量%至约95重量%、约30重量%至约90重量%、约30重量%至约80重量%、约30重量%至约60重量%、约30重量%至约50重量%、约40重量%至约95重量%、约40重量%至约80重量%、约40重量%至约60重量%、约50重量%至约95重量%、约50重量%至约90重量%、约50重量%至约80重量%、约50重量%至约70重量%、或约50重量%至约60重量%。

在任何实施方案中，粘附层50可具有大于或等于约1 µm、大于或等于约5 µm、大于或等于约10 µm、大于或等于约15 µm、大于或等于约20 µm、大于或等于约25 µm、大于或等于约30 µm、大于或等于约35 µm、大于或等于约40 µm、大于或等于约45 µm、或约50 µm；或约1 µm至约50 µm、约1 µm至约40 µm、约1 µm至约30 µm、约1 µm至约20 µm、约1 µm至约15µm、约5 µm至约50 µm、约5 µm至约40 µm、约5 µm至约30 µm、约5 µm至约25 µm、约5 µm至约20 µm、约5 µm至约15 µm、或约5 µm至约10 µm的厚度。已经发现，在金属层40和保护涂层60之间包括粘附层50可有利地致使提高金属层40与基底20的附着力，这能够提高该涂层体系的耐久性，例如甚至在潮湿环境中和在风化之后。此外，包括粘附层50能够允许使用包含如下文进一步描述的热固化聚合物的保护涂层60。

在任何实施方案中，保护涂层60可包含聚合物，如紫外线固化（UV固化）聚合物（也称为UV固化树脂）、热固化聚合物（也称为热固化树脂、热固性聚合物或热固性材料）或其组合。UV固化聚合物包括丙烯酸酯官能化低聚物和单体，如环氧化物、聚氨酯、聚醚、聚酯和硅酮。UV固化聚合物的实例包括但不限于，环氧丙烯酸酯、丙烯酸化聚酯、丙烯酸化聚氨酯、丙烯酸化硅酮、丙烯酸化聚醚、丙烯酸化苯乙烯及其组合。热固化聚合物包括但不限于，环氧树脂、硅酮、聚氨酯、酚醛树脂、苯并噁嗪、聚酰亚胺、丙烯酸类树脂、聚酯、乙烯基酯、氨基树脂、呋喃树脂及其组合。附加地或替代地，保护涂层30可包括以下中的一种或多种：光聚合引发剂（例如二苯甲酮、呫吨酮、醌类、苯乙酮、苯偶姻醚、苯甲酰肟、酰基膦等）、共引发剂（例如光谱增感剂、还原剂等）、催化剂、交联剂（例如异氰酸酯）和各种添加剂，如稳定剂、抗氧化剂、增塑剂和颜料。在任何实施方案中，保护涂层60可具有大于或等于约1 µm、大于或等于约5 µm、大于或等于约10 µm、大于或等于约15 µm、大于或等于约20 µm、大于或等于约25 µm、大于或等于约30 µm、大于或等于约35 µm、大于或等于约40 µm、大于或等于约45 µm、大于或等于约50 µm、大于或等于约60 µm、或约70 µm；或约1 µm至约70 µm、约1 µm至约60 µm、约1 µm至约50 µm、约5 µm至约70 µm、约5 µm至约60 µm、约5 µm至约50 µm、约5 µm至约40 µm、约5 µm至约30 µm、约10 µm至约70 µm、约10 µm至约60 µm、约10 µm至约50 µm、约10 µm至约40 µm、约10 µm至约30 µm、约20 µm至约50 µm、约20 µm至约40 µm、约20 µm至约30 µm、或约25 µm至约30 µm的厚度。

保护涂层60可以是透明的或着色的，例如通过可商购的颜料着色。在本文中所设想的，底漆层30和保护涂层60可以相同或不同。有利地，如果底漆层30和保护涂层60是相同类型的聚合物，它们可通过相同的固化法固化和/或交联，例如UV固化或热固化。

II. 制备多层涂层体系的方法

在本文中提供了制备基底如基底20的多层涂层体系如涂层体系10的方法。方法包括通过物理气相沉积（PVD）将如本文所述的金属层（例如金属层40）沉积到基底（例如基底20）的至少一部分上。PVD是指利用物理方法沉积金属膜或涂层的技术。PVD的特征在于其中材料从凝结相变成气相然后回到薄膜凝结相的过程。金属层可包括如本文所述的金属（例如铬、铝、锆、不锈钢、镍、锡及其组合）、如本文所述的金属的氧化物或其组合。任选地，该方法可包括将底漆层前体施加到如本文所述的基底（例如基底20）的至少一部分上和通过物理气相沉积将如本文所述的金属层（例如金属层40）沉积到底漆层前体的至少一部分上。

该方法可进一步包括将如本文所述的粘附层（例如粘附层50）施加到金属层的至少一部分上，和将保护涂层前体施加到粘附层的至少一部分上。底漆层前体（如果存在）和保护涂层前体各自可交联和/或固化以形成如本文所述的底漆层（例如底漆层30）和如本文所述的保护涂层（例如保护涂层60）。

可使用本领域普通技术人员已知的任何合适的PVD方法沉积金属层。例如，都可在真空中进行的热蒸发或溅射技术可用于沉积金属层。热蒸发法是在真空环境中通过热汽化沉积金属。该金属可以是茎干（cane）的形式，其可放置在金属线圈如钨线圈内。线圈数可根据室的尺寸而变化。一旦在室中建立真空，将金属长丝（例如钨长丝）加热到足以熔融该金属的温度。随后进一步提高对长丝的功率，例如使温度约翻倍，并使该金属蒸发。该金属随后在室中再凝结以在部件，例如如本文所述的基底（任选地包括如本文所述的底漆层前体）上形成金属层。金属层的厚度可根据循环时间和施加于靶的功率而变化。

溅射法是一种沉积方法，其中固体金属靶上的原子由于该材料被高能离子轰击而喷射到气相中。轰击导致从金属靶释放原子，其在真空室内直接沉积到部件，例如如本文所述的基底（任选地包括如本文所述的底漆层前体）上。可通过热蒸发或溅射沉积合金。但是，由于热蒸发，具有最低熔融温度的第一金属将最先蒸发并最先沉积，接着是具有较高熔融温度的第二金属，以形成两个不同的金属层。

在任何实施方案中，可通过喷涂将粘附层施加到金属层上。例如，可将包括如本文所述的硅酸盐和如本文所述的胶乳以及合适溶剂的浆料或溶液喷涂到金属层上。在使用或不使用静电的情况下，粘附层可通过常规涂装技术，例如用喷枪或喷钟进行喷涂。粘附层可在惰性气氛中施加并在合适的温度下干燥合适的时间量以除去溶剂。

底漆层（例如底漆层30）（如果存在）和保护涂层（例如保护涂层60）二者都可通过本领域普通技术人员已知的常规聚合技术形成。如本文所用的术语“底漆层前体”和“保护涂层前体”是指可形成如上文公开的任一种UV固化聚合物或热固化聚合物的预聚物、低聚物、单体、或单体或低聚物体系。例如，为了形成包括UV固化聚合物的底漆层或包括UV固化聚合物的保护涂层，底漆层前体和保护涂层前体中的每一个可包括单体（例如环氧树脂、聚酯、氨基甲酸乙酯、硅酮、聚醚和/或苯乙烯）和丙烯酸酯低聚物以及光聚合引发剂。在另一实例中，为了形成包括热固化聚合物如聚氨酯的底漆层或包括热固化聚合物如聚氨酯的保护涂层，底漆层前体和保护涂层前体中的每一个可包括多元醇和交联剂（例如异氰酸酯）以及催化剂（例如叔胺）。可将底漆层前体施加到如本文所述的基底上，并可将保护涂层前体施加到如本文所述的粘附层上。例如，施加可包括前体的喷涂或流延（casting）。在施加后，底漆层前体和/或保护涂层前体的固化和/或交联可通过例如向底漆层前体和/或保护涂层施加UV辐射以形成UV固化聚合物，或通过例如向底漆层前体和/或保护涂层施加热（例如在炉中）以形成热固化聚合物而实现。在本文中所设想的，底漆层前体和保护涂层前体可通过相同方法（例如通过加热或UV辐射）同时或在不同时间固化和/或交联。例如，底漆层前体和保护涂层前体可通过加热基本同时或以相继的步骤固化和/或交联。替代地，底漆层前体和保护涂层前体可通过不同方法（例如通过加热或UV辐射）在不同时间固化和/或交联。例如，可通过加热使底漆层前体固化和/或交联，然后通过暴露于UV辐射而使保护涂层前体固化和/或交联。在本文中还设想，保护涂层前体和任选的底漆层前体可与粘附层同时通过相同的方法（例如加热）固化和/或交联。替代地，可将粘附层加热/干燥，然后施加并固化和/或交联保护涂层前体。

为了说明和描述的目的，已经提供了实施方案的前述描述。其并非意在穷举或限制本公开。特定实施方案的单个元件或特征通常不限于该特定实施方案，而是在适用的情况下是可互换的并可以在所选实施方案中使用，即使并未具体示出或描述。其同样也可以以多种方式变化。此类变化不应被视为背离本公开，并且所有此类修改均意在包括在本公开的范围内。

Claims

1.一种基底的多层涂层体系，其包括：

基底；

邻近所述粘附层的至少一部分设置的保护涂层。

2.根据权利要求1所述的多层涂层体系，其中所述金属层是物理气相沉积（PVD）层。

3.根据权利要求1所述的多层涂层体系，其中满足以下中的一项或多项：

(i) 所述金属层具有约50 nm至约500 nm的厚度；

(ii) 所述粘附层具有约5 µm至约15 µm的厚度；和

(iii) 所述保护涂层具有约10 µm至约50 µm的厚度。

4.根据权利要求1所述的多层涂层体系，其中所述硅酸盐以基于所述粘附层的总重量计的大于约50重量%的量存在于所述粘附层中，和/或其中所述硅酸盐是高岭土族矿物。

5.根据权利要求1所述的多层涂层体系，其中所述基底包含塑料，所述塑料包括聚丙烯（PP）、丙烯腈丁二烯苯乙烯（ABS）、聚碳酸酯（PC）、聚(甲基丙烯酸甲酯)（PMMA）、聚酰胺（PA）、聚苯醚（PPE）、聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBT）、热塑性烯烃（TPO）或其组合，和/或其中所述基底包含金属，所述金属包括不锈钢、铬、铝、锆、镍、锡、铟或其组合。

6.根据权利要求1所述的多层涂层体系，其进一步包括设置在所述基底和所述金属层的相对表面之间的底漆层，其中所述底漆层具有5 µm至约30 µm的厚度，其中所述底漆层和所述保护涂层中的每一个包含UV固化聚合物或热固化聚合物。

7.一种制备基底的多层涂层体系的方法，所述方法包括：

将保护涂层前体施加到所述粘附层的至少一部分上；

使所述保护涂层前体交联和/或固化以形成保护涂层。

8.根据权利要求7所述的方法，其中所述硅酸盐以基于所述粘附层的总重量计的大于约50重量%的量存在于所述粘附层中，和/或其中所述硅酸盐是高岭土族矿物。

9.根据权利要求7所述的方法，其中所述基底包含塑料，所述塑料包括聚丙烯（PP）、丙烯腈丁二烯苯乙烯（ABS）、聚碳酸酯（PC）、聚(甲基丙烯酸甲酯)（PMMA）、聚酰胺（PA）、聚苯醚（PPE）、聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBT）、热塑性烯烃（TPO）或其组合，和/或其中所述基底包含金属，所述金属包括不锈钢、铬、铝、锆、镍、锡、铟或其组合。

10.根据权利要求7所述的方法，其进一步包括将底漆层前体施加到所述基底的至少一部分上、将所述金属层沉积到所述底漆层前体的至少一部分上，和使所述底漆层前体交联和/或固化以形成底漆层，其中所述底漆层可具有约5 µm至约30 µm的厚度，其中所述固化和/或交联包括向所述底漆层前体和所述保护涂层前体施加热、UV辐射或两者。